漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法技术

本发明专利技术公开了一种漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法，包括如下步骤：在pH值为3.5，温度为50℃，漆酶用量2.5U/ml，没食子酸酯用量10mM，外源性Cu

Laccase catalyzed oxidation of jute grafted gallic acid series monomer hydrophobic method

The invention discloses a laccase catalyzed oxidation of gallic acid ester monomer grafted jute hydrophobic method comprises the following steps: when the pH value is 3.5, the temperature is 50 DEG C, the amount of laccase 2.5U/ml, gallic acid ester was 10mM, exogenous Cu

【技术实现步骤摘要】
漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法
本专利技术涉及材料制备领域，具体涉及一种漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法。
技术介绍
产业用纺织品作为纺织业的重要构成部分已超出生活资料的范畴，被广泛应用于医疗卫生、环境保护、交通运输、航空航天、新能源等诸多领域，对国民经济各生产部门和行业的发展具有巨大的辅助和服务作用。它在纺织品中所占市场份额的高低已经成为衡量一个国家经济发达程度的标志之一。当前，一种单纯的纺织材料往往已经不能满足经济建设各产业部门对产业用纺织品不断提高的要求。因此，通过两种或两种以上具有不同化学或物理性质的材料复合组成一种新的纺织增强复合材料的方法，是提高和改进材料综合性能，满足国民经济发展对产业用纺织品要求的重要途径。纺织增强材料复合一般以纤维增强材料(FiberReinforcedPolymer，，简称FRP)与基体材料(如树脂、橡胶、金属、陶瓷等)进行缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成复合材料来满足各行业的生产应用需求。目前，纤维增强材料主要是玻璃纤维、芳纶和碳纤维等，这些增强纤维材料具有比强度高，比模量大，材料可设计性好，抗腐蚀性和耐久性能好等优良的性能，但它们一般都存在着加工困难、耗能大、造价高、易造成环境污染等问题。而被称为“黄金纤维”的天然植物纤维黄麻，种植要求低，来源广泛，价格低廉，种植量和用途的广泛性仅次于棉花，又具有高比强度和比模量，与热固性树脂基体有较好浸润性，生物可降解等诸多优越性能，已成为世界上最有经济价值和最有多种用途的纤维之一，可作为增强体纤维材料开发可降解和再生的绿色复合材料，在复合材料中的应用正越来越引起国内外材料界的重视。随着世界各行业向着绿色、可降解、低能耗、低排放、轻量化的发展，黄麻增强材料有着优越的工业应用前景。黄麻作为天然纤维具有机械性能、化学组成的不均匀性，且含有大量亲水性羟基，与疏水性的聚合物基体间界面结合力较差等弱点，这些制约着黄麻纤维对基体的增强效果。因此在制备纤维增强复合材料前对黄麻纤维进行适当改性处理是必要的。目前，植物纤维的表面改性主要有物理法(如物理加工、表面刻蚀、纤维的包润等)和化学法(如接枝聚合、界面偶合等)。这些方法均存在一定程度的不足，如工艺要求高，易损伤纤维，易残留化学有害物质等。以纤维常用的化学接枝共聚改性为例，在接枝过程中会有相当一部分的单体自身聚合形成均聚物，不仅降低了单体的接枝率和接枝效率，所形成的均聚物难以去除且严重影响纤维增强体和基体的黏合，降低复合材料的力学性能。因此，探索新型的麻纤维表面疏水化改性方法，对于提高植物纤维增强复合材料的性能具有重要意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法，包括如下步骤：在pH值为3.5，温度为50℃，漆酶用量2.5U/ml，没食子酸酯用量10mM，外源性Cu2+用量10mM的条件下，对黄麻进行接枝处理4h，即得具有优异的疏水效果的材料。优选地，所述没食子酸辛酯或没食子酸月桂酯为没食子酸酯系列单体中的一种。本专利技术具有以下有益效果：以黄麻为底物，通过漆酶催化黄麻纤维的木质素产生自由基，引发没食子酸酯系列单体对黄麻进行疏水化接枝改性，进而改变了麻纤维表面性能，拓展了黄麻在复合材料领域的应用。接枝后黄麻纤维的疏水性能有所改善。其中，接枝没食子酸月桂酯的黄麻织物的获得水接触角127.8和超过30分钟润湿时间的优异疏水性能；没食子酸辛酯改性的疏水效果次之，没食子酸丙酯改性的疏水效果较差。附图说明图1为漆酶催化黄麻接枝工艺参数对接枝率的影响；其中，图1(a)为反应时间对酶催化效果的影响；其中图1(b)为pH值对酶催化效果的影响；图1(c)为温度对酶催化效果的影响；图1(d)为漆酶用量对酶催化效果的影响；图1(e)为单体用量对酶催化效果的影响；图1(f)为外源性Cu2+用量对酶催化效果的影响；图中：a：没食子酸丙酯接枝率；b：没食子酸辛酯接枝率；c：没食子酸月桂酯接枝率；图2为漆酶催化黄麻接枝没食子酸酯系列单体的红外光谱；图中：a：未接枝黄麻，b：接枝没食子酸丙酯黄麻(接枝率1.97％)，c：接枝没食子酸辛酯黄麻(接枝率4.04％)，d：接枝没食子酸月桂酯黄麻(接枝率5.85)，下同；图3为漆酶催化黄麻接枝没食子酸酯系列单体的侧面SEM照片；图4为黄麻接枝没食子酸酯系列单体前后的动态吸湿率。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中，所使用的自旋捕捉剂N叔丁基-α-苯基硝酮(PBN)为sigma公司产品；愈创木酚为梯希爱(上海)化成工业发展有限公司产品；没食子酸酯系列单体为上海士锋生物科技有限公司产品；其它试剂均为国药集团化学试剂有限公司分析纯。黄麻(7S/4×7S/4)和黄麻纤维(常熟市奥村龙泰织造有限公司)；漆酶(诺维信生物科技有限公司)。漆酶催化黄麻纤维产生自由基的处理方法参看Zhouetal.2014，2017。用EPR光谱法测定活性氧水平的方法同参考文献Zhouetal.2014。酶催化接枝工艺优化采用单因素分析法对漆酶催化黄麻接枝工艺进行优化。首先，漆酶(1.5U/mL)在pH＝4，50℃，没食子酸酯10mM的条件下，对黄麻试样处理不同时间(1、2、3、4、5h)，通过计算黄麻接枝率对酶催化时间进行优化。选用优化的酶催化接枝时间，在其他处理条件与时间优化实验相同，改变缓冲液pH值(2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0)对黄麻进行处理，对酶催化接枝pH值进行优化。采用优化的pH值和催化时间，在漆酶和没食子酸酯单体用量不变的情况下，以不同的温度(30℃、40℃、50℃、60℃、70℃)对黄麻进行处理，优化酶催化接枝温度。不同浓度的漆酶(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、8.0U/ml)在优化的酶催化接枝pH值，处理温度和时间，以及浓度保持不变的单体用量(10mM)的条件下，对黄麻进行处理，优化催化接枝工艺的漆酶用量。漆酶(优化的用量)，在优化的pH值、温度和处理时间的条件下，通过改变没食子酸酯浓度(4、6、8、10、12、14mM)对黄麻进行处理来优化酶催化接枝单体用量。漆酶(优化的用量)在优化的pH值、温度，单体用量和处理时间的条件下，对黄麻进行处理，通过在反应体系中增加不同浓度的硫酸铜(0、5、10、15、20、40mmol/L)来优化外源性Cu2+的用量。疏水性分析将黄麻织物样品置于温度为21℃，相对湿度为65％的恒温恒湿箱中平衡4h以上后在SL200B接触角/界面张力测量仪(KinoIndustryCo，USA)上测量其水接触角。测试时，在距离布面10mm处滴下去离子水液滴，对其进行连续拍照，在不同时间下测定水滴与织物间形成的接触角。每个试样测5次，取平均值。此外，按AATCC79-2000方法，将平衡后黄麻织物平铺固定，在距织物5mm处滴下一滴去离子水，记录自水滴接触织物表面至水滴完全润湿织物所需的时间。每个试样测5次，取平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法，其特征在于，包括如下步骤：在pH值为3.5，温度为50℃，漆酶用量2.5U/ml，没食子酸酯用量10mM，外源性Cu

【技术特征摘要】
1.漆酶催化氧化黄麻接枝没食子酸酯系列单体疏水化方法，其特征在于，包括如下步骤：在pH值为3.5，温度为50℃，漆酶用量2.5U/ml，没食子酸酯用量10mM，外源性Cu2+用量10mM的条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春晓，何晓春，李铁军，殷勇华，张菊美，张玉萍，
申请(专利权)人：南通职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32